Dinamica ecosistemelor naturale-curs introductiv-

Sistem, ecosistem, prezentarea disciplinei

Definiția sistemului

• Sistemul: o parte a realității în care se produce un ansamblu de fenomene, obiecte, procese concepte, ființe sau grupuri interconectate printr-o mulțime de relații reciproce, precum și cu mediul inconjurător și care acționează in comun pentru a realiza obiective bine stabilite. (Boldur –Lățescu ș.a. 1976);

• Sistemele vii: obiecte naturale, formate dintr-o muilțime cvasiordonată de elemente , care împreună cu relațiile și conexiunile lor generează o formațiune integrală oarecare. (Soran, 1979);

• Structura sistemului: mulțimea relațiilor dintre componente și a relațiilor dintre componente și ansamblul său;

• Structura sistemului: totalitatea legilor prezente într-un sistem dat , care determină forma și comportarea lui;

• Starea sistemului: mulțimea caracteristicilor unui sistem la un moment dat .

• Orice schimbare în natura reacției dominante cauzează modificări profunde în structura și comportamentul întregului sistem.

Teoria generală a sistemelor (Forrester)

• Orice sistem este alcătuit din părți independente acțonând în comun pentru un anumit scop;

• Ansamblul legăturilor dintre elementele sistemului și a legăturilor cu întregul constituie structura sistemului;

• Complexitatea sistemului este determinată mai mult de structura sistemului decât de natura componentelor sale;

• Două sisteme cu structuri parțial identice se numesc homomorfe;

• Două sisteme homomorfe vor avea un comportament asemănător, de unde rezultă popsibilitatea simulării;

• Statica unui sistem preexistă dinamicii sistemului;

• In cadrul unui sistem mișcările se realizează prin fluxuri concrete și continue;

• Mediul sistemului – toate fenomenele din afara sistemului, care îl influenţează, sau sunt influenţate de acesta . Sistemul are o structură bazată pe conexiuni directe şi inverse care-i asigură stabilitatea relativă şi condiţionează manifestarea sa ca întreg în raport cu mediul.

Însuşirile sistemului :organizarea•integralitatea

•heterogenitatea componentelor•autoreglarea

•echilibrul dinamic

Ierarhizarea sistemelor (Stugren, 1994)

• Nivelul fizico-chimic;

• Nivelul biologic;

• Nivelul social

Nivelele de organizare sistemică în lumea vie

• Nivelul individual ( eterogenitatea elementelor, relații interne, creștere controlată genetic, multiplicare prin reproducere sexuată sau asexuată);

• Nivelul populațional (mulțime de elemente cvasiomogene, grupuri de indivizi ce aparțin aceleiași specii, proprietăți diferite de ale indivizilor, creșterea nu este controlată genetic și nu este limitată în timp și spațiu, controlul este făcut de către mediul ambiant, se manifestă totuși prin curentul de gene; interacțiuni preponderent bilaterale)

• Ecosistemul (eterogenitate foarte mare, existența unor relații multilaterale, organizarea în rețele ce vor permite expansiunea, creșterea nui este programată genetic, multiplicarea nse face prin procesul de regenerare, care se bazează pe inmulțirea coordonată și controlată a populațiilor;

• Biosfera: totalitatea ecosistemelor de pe planeta Pământ

Eterogenitatea este condiția necesară evoluției în timp și spațiu, cu generarea inevitabilă a ierarhiei.

Definirea ecosistemului

• Ecosistemul: o conexiune funcțională în special trofică a vieții și a mediului, conexiune care acționează ca un factor unificator al biotopului și al biocenozei; (Transley, 1935)

• Ecosistemul: unitate organizatorică elementară a ecosferei, capabilă să asigure în mod de sine stătător, fluxul de energie, precum și reciclarea permanentă a substanțelor, (Botnariuc, 1985).

• Ecologia este știința interacțiunilor vieții cu mediul pe niveleuri supraorganismice, sau biologia ecosistemelor (Stugren 1994),

• Autecologia

• Demoecologia

• Sinecologia

ECOSISTEMUL FORESTIERStructură :

Populaţii de arbori Populaţii de plante autotrofe

Populaţiile de animalePopulaţiile de insectePopulaţiile de păsări

Populaţiile de nevertebrate Litieră

SolPopulaţiile de organisme simbionte

Populaţiile de descompunători

Dinamica ecosistemelorSchimbarea în timp a structurii și a funcțiilor ecosistemelor poartă numele de dinamică.

Dinamica ecosistemului rezultă din combinarea variațiilor și schimbările pe care le suferă independent sau corelat atât biocenoza cât și biotopul. (Doniță, ș.a. 1977).

Stiința care se ocupă cu studiul interacțiunilor dintre mediul extern și componentele ecosistemului, a rezultantelor acestora și a direcțiilor de evoluție, poartă numele de dinamică a ecosistemelor.

Particularități ale disciplinei

• Dinamica ecosistemelor este o parte a ecologiei sistemice;

• Prezintă caracter multidisciplinar;• Prezintă atît caracter teoretic cât și aplicativ;• Este la începuturile dezvoltării sale;• Folosește metode de cercetare specifice

pedologiei, fiziologiei, cenologiei, climatologiei, zoologiei, biometriei;

• Furnizează informație pentru: silvicultură, ecologia peisajului, ecologia perturbărilor,

CE ESTE ŞTIINŢA?

• SCOPUL CERCETĂTORILOR ESTE DE A DEZVOLTA O IMAGINE EXACTĂ, OBIECTIVĂ, DESPRE LUME ŞI DESPRE MODUL CUM EA FUNCŢIONEAZĂ, ÎN SENSUL RELAŢIEI CAUZĂ-EFECT, O IMAGINE FERITĂ DE DISTORSIUNI CARE AR REZULTA DIN STĂRI EMOŢIONALE, PREJUDECĂŢI, GREŞELI SAU DECEPŢII.

• ACEASTĂ IMAGINE REPREZINTĂ SUBIECTUL ŞTIINŢEI.

Performanţa în cercetarea ştiinţifică

Cercetarea ştiiţifică este un “ansamblu de activităţi metodice,obiective, riguroase şi verificabile, al cărui scop este de a descoperi logica, dinamica, sau coerenţa într-un ansamblu aparent aleatoriu sau haotic de date în vederea aducerii unui răspuns inedit şi explicit la o problemă bine circumscrisă sau de a contribuila dezvoltarea unui domeniu al cunoaşterii”. (Legendre, 1993)

11.05.2013 DOCTORAL BURSES AT USV

METODA ŞTIINŢIFICĂ,METODA OBŢINERII DE INFORMAŢII OBIECTIVE

IPOTEZĂ

TEORIE

FAPT

Metoda de cercetare

Metoda sistemică(sisteme, subsisteme,interacţiuni Modelare,simulare,fund-

amentarea deciziei

OBSERVAŢIA

• SE BAZEAZĂ PE UNUL SAU MAI MULTE DIN CELE 5 SIMŢURI DE BAZĂ:VĂZ, AUZ, GUST, MIROS, PIPĂIT

• REZULTATELE TREBUIE SĂ FIE SUBIECTUL CONFIRMĂRII ŞI VERIFICĂRII; OBSERVAŢIA CARE NU POATE FI TESTATĂ, ÎN VEDEREA CONFIRMĂRII SAU VERIFICĂRII NU ESTE VALABILĂ;

• OBSERVAŢIA CARE A TRECUT TESTUL CONFIRMĂRII ŞI VERIFICĂRII ESTE ACCEPTATĂ DREPT FAPT ŞTIINŢIFIC;

IPOTEZA

• DUPĂ EFECTUAREA OBSERVAŢIEI,REACŢIA MENTALĂ AUTOMATĂ ESTE DE A CĂUTA EXPLICAŢIA SA CAUZA EVENIMENTULUI OBSERVAT; DACĂ CAUZA ESTE NECUNOSCUTĂ,PRIMA EXPLICAŢIE NU POATE FI MAI MLT DECÂT O TENTATIVĂ DE GHICIRE, NUMITĂ IPOTEZĂ

• IPOTEZA POATE FI CORECTĂ SAU INCORECTĂ, DE ACEEA TREBUIE TESTATĂ,

• SPECIFIC PROCESULUI DE TESTARE A CONSISTENŢEI UNEI IPOTZE, ESTE UTILZAREA CUVNTELOR “DACĂ…..ATUNCI”

• DACĂ IPOTEZA SE VERIFICĂ DUPĂ MAI ULTE OBSERVAŢII,ATUNCI ESTE ACCEPTATĂ

EXPERIMENTUL

• UNELE IPOTEZE NU POT FI TESTATE NUMAI PRIN OBSERVAŢII DIRECTE, DE ACEEA SUNT NECESARE EXPERIMENTE COMPLEXE;

• EXPERIMENTELE PRESUPUN UTILIZAREA UNUI GRUP EXPERIMENTAL, (TEST) ŞI A UNUI GRUP DE CONTROL (MARTOR)

• DACĂ SUNT MAI MULTE VARIABILE SE CONSTITUIE VARIANTE EXPERIMENTALE,

• MĂRIMEA GRUPULUI ESTE FOARTE IMPORTANTĂ PENTRU SURPRINDEREA VARIAŢIEI INDIVIDUALE DIN INTERIORUL GRUPULUI

• EXPERIMENTUL TREBUIE SĂ FIE REPETABIL ŞI SĂ CONDUCĂ LA ACEAŞI REZULTATE ÎN ACELEAŞI CONDIŢII;

• EXPERIMENTUL PERMITE CERCETĂTORULUI SĂ FACĂ OBSERVAŢII ADIŢIONALE CARE SĂ CONDUCĂ LA NOI IPOTEZE, PROBLEME, TESTE,

PRINCIPII ŞI LEGI NATURALE

• ÎN CURSUL EXPERIMENTELOR ANUMITE FENOMENE APAR PREDICTIBILE FĂRĂ EXCEPŢIE. ASEMENEA FENOMENE SUNT DEFINITE CA PRINCIPII DE BAZĂ SAU LEGI NATURALE;

• O DATĂ DEFINTE, LEGILE NATURALE AU O MARE VALOARE DE PREVIZIUNE,ORICE TENTATIVĂ DE VIOLARE A UNEI LEGI NATURALE FIIND SORTITĂ EŞECULUI,

INSTRUMENTELE ŞI ŞTIINŢA

• ORICE INSTRUMENT NU FACE DECÂT SĂ EXTINDĂ ŞI SĂ CUANTIFICE PUTEREA DE OBSERVAŢIE,

• INSTRUMENTELE TREBUIE SĂ POATĂ FI VERIFICATE ŞI TESTATE PENTRU A FURNIZA O REALĂ REPREZENTARE A FENOMENULUI MĂSURAT

• ETALONAREA ŞI ASIGURAREA UNEI INTERCALIBRĂRI ESTE OBLIGATORIE.

Căile atingerii performanţei în cercetarea ştiinţifică - rezumat -

PerformanţăPerformanţă

2xInspiraţie2xInspiraţie

5xTalent5xTalent

10xExperienţă10xExperienţă

100xProfesionalism100xProfesionalism

1000xMuncă1000xMuncă

11.05.2013 DOCTORAL BURSES AT USV

Scara proceselor dinamicii ecosistemelor

• Timpul ecologic este orientat în sens unic: caracterizat prin creșterea entropiei.

• În fiecare ecosistem producția de entropie crește cu viteză constantă

Dimensiunile temporale Dimensiunile spațiale

substantiv adjectiv Topic choric global

Perioade stabilte astronomic

ziua diurn

luna lunar

anul anual

Perioade măsurate decadic

deceniul Decaanualdecenal

secolul Hectoanualsecular

mileniul Kiloanualmilenar

Mega-

Giga-

Corespondența scalarăSpațiu - timp

Modificările mediului

• Mărimea modificărilor (∆ U );

• Gradientul modificării (∆ U” = ∆ U/ ∆ s );

• Viteza modificării (∆ U” = ∆ U/ ∆ t );

Componentele dinamicii ecosistemelor

Componenetele dinamicii ecosistemelor (Doniță, 1977)

• Ritmurile circadiene;

• Fenofazele și fenaspectele;

• Fluctuațiile anuale și multianuale;

• Succesiunile.

Componentele dinamicii ecosistemelor (Măciuca, A. 2006)

• Dinamica oscilatorie: – Ritmuri circadiene;

– Fenofaze și fenaspecte;

– Fluctuații ciclice;

– Degenerarea;

– Regenerea;

• Dinamica direcțională: succesiunea

Procese dinamice (Cristea, ș.a. 2004)

• Procese dinamice oscilatorii, determinate de dinamica internă, modificări cantitative și reversibile: fluctuațiile, degenerarea și regenerarea;

• Procese dinamice direcționale (succesiuni)

Modificările ecosistemelor forestiere ( Otto, 1994)

• Modificări pe termen scurt și mediu;

• Modificări pe termen lung (succesiuni);

Fenomenele ritmice

• Dinamica ecosistemelor reprezintă o rezultantă complexă dintre variațiile și schimbările pe care le suferă undependent sau corelat atât biocenoza cât și biotopul (Doniță, 1977)

• Ritmicitate exogenă – rezultă din faptul că universul este ritmic structurat (alternața lumină – întuneric; fluxul și refluxul, fazele lunii, succesiunea anotimpurilor;

• Substanța vie are un ritm endogen, care este adaptat la ritmicitatea externă;

• Ritmul endogen este declanșat de factori externi care pot să modifice comportamentul ritmic al speciei;

• Fluctuațiile sunt procese dinamice reversibile, de scurtă durată și includ procese dinamice din cele mai diverse, de la cele periodice (ritmice), până la cele neregulate și imprevizibile (perturbări)(Cristea et.all., 2004)

RITMURILE CIRCADIENE

• Denumirea (lat. circa diem = în jur de o zi);• Adaptarea ritmului endogen al manifestărilor

vitale pe perioada de 24 de ore la alternanța lumină-întuneric (Stugren, B.,1994)

• Activitatea organismelor are 2 faze:– Fotofaza (de lumină)

– Scotofaza (de întuneric)

• Lumina reprezintă indicatorul cronologic care sincronizează perioada de activitate cu rotația Pământului: viețuitoare diurne și nocturne

Ritmuri circadiene la producători

• Organismele diurne sunt în general toți producătorii:– Ritmul proceselor de fotosinteză, transpirație

respirație;– Ritmul creșterii în diametru;– Ritmul creșterii în înălțime;– Ritmul modificării raportului carbon/oxigen;– Ritmul modificării umidității din zona rizosferei;– Deschiderea florilor ;– Orientarea frunzelor;– Căderea frunzelor;

Ritmuri circadiene la consumatori

• Activitatea intensă:– In timpul zilei;

– În amurg;

– În timpul nopții;

– Atât la răsăritul soarelui cât și în amurg;

• Ritmuri: – Monofazice,

– Bifazice;

– Polifazice:

Ritmurile anuale

• Activitățile vitale ale organismelor ssunt sincronizate cu schimbările sezoniere ale factorilor climatici;

• Indicatorii cronologici pot fi: temperatura zilnică; durata zilei; cantitatea de lumină;

• În fiecare sezon ecosistemele prezintă o componentă activă și una pasivă, carte se înlocuiesc sezonier;

• Ritmurile anuale includ ritmurile circadiene;

Bilanțul carbonului la puieții de zâmbru (corelația dintre căldură și bilanțul fotosintetic

Fenofaze și fenoaspecte

• Schimbarea reversibilă afenotipului speciilor care se produc pe parcursul unui an poartă numele de fenofaze;

• Schimbările reversibile înaspectul ecosistemului se numesc fenaspecte; (Doniță,N., 1974);

• Pentru zona temperată a Europei se disting 6 fenoaspecte:– Hiemal (noiembrie –martie)

– prevernal (martie - aprilie)

– Vernal (aprilie – mai)

– Estival (iunie – iulie);

– Seotinal (august – septembrie);

– Autumnal (septembrie – octombrie)

• Știința care se ocupă cu studiul dinamicii fenologice poartă numele de fenologie

Fluctuațiile ciclice

• Fluctuațiile ciclice ale populației reprezintă creșterile sau scăderile periodice ale numărului indivizilor populației;

• Fluctuații anuale;

• Fluctuații multianuale;

• Alternanța speciilor (rata apariției/rata dispariției);

Populație de mărimea N

Emigrație

mortalitate

Imigrație

natalitate

a b

Factori implicați în dinamica

populației (Cristea,2004 )

a =rata apariției de noi indivizib= rata de dispariție

r = dinamica efectivului (a –b)

VĂ MULȚUMESC PENTRU ATENȚIE

Mecanismele dinamicii ecosistemelor forestiere

INTERACȚIUNI

INTERACȚIUNI POZITIVE

INTERACȚIUNI NEGATIVE

SIMBI-OZA

RELAȚIIPROBI-OTICE

INTERAC-ȚIUNISOCIALEPOZITIVE

TOLERANȚA

OPPO-NENȚA

ALELLO-PATIA

CONCU-RENȚA

SCHEMA MECANISMELOR DINAMICII ECOSISTEMELOR

FORESTIERE (OTTO, 1994)

Interacțiuni pozitive

• Interacțiunile pozitive reprezintă relațiile prin care cel puțin unul din parteneri este susținut iar celălalt profită sau nu suferă nici u7n fel de influență;

• Interacțiuni pozitive:

– Obligate;

– Facultative;

Simbioza

• Interacțiunea prin care ambele specii profită din cohabitare; din legătura lor rezultă avantaje fiziologice pentru ambele specii;

• Simbioza mai poate fi defintă ca ”o comunitate vitală prin luptă”;

• Epntru ecosistemele forestiere simbioza poate fi considerată o formă de organizare din care fiecare partener are avantajele sale,

Principalele tipuri de simbioze

• Simbioza între plante superioare și ciuperci (micoriza): ciuperca inlocuiește perii radicelari ai plantei superioare, primind în schimb asimilatele fără a vătăma planta;

• Simbioza intre plante superioare și bacterii (nodozități) la anini și leguminoase: bacteriile livrează substanțe azotate profitând de asimilatele plantei superioare;

• Simbioza algă /ciupercă : lichenii , în care ciuperca îndeplinește rolul rădăcinilor, iar alga (verde sau albastră) rolul frunzelor;

• Simbioza între ciuperci și insecte:anumite insecte de scoarțătransportă ciuperci care trăiesc în galeriile lor;

Micoriza

• Desemnează o legătură strânsă între rărdăcinile fine ale plantelor și ciuperci foarte specializate;

• Tipuri de micorize:

– Ectotrofe;

– Endotrofe;

– Ectendotrofe;

• Se estimează că cca. 5000 de specii de ciuperci și 2000 de specii de arbori formează ectomicorize

Avantajele pentru arbori• Din schimbul de asimilate și energie (arbore)

contra apă și substanțe nutritive (ciupercă) rezultă câteva avantaje evidente:– Aprovizionarea cu apă și substanțe nutritive este

îmbunătățită;– Rezistența arborelui la uscăciune este ridicată;– Ciupercile de micoriză servesc la transportul

asimilatelor de la arbore la arbore (podul de micoriză);

– Mantaua de micoriză are o funcție de rezervor de substanțe nutritive și de carbohidrați:

– Micoriza poate avea rol de protecție mecanică împotriva vătămării rădăcinilor;

– Micoriza poate atenua aciditatea solului sau actiunea tocxică a altor substanțe chimicedin sol:

Instalarea MICORIZEI

• Impfugare cu humus de sub coroana arborilor maturi de zâmbru;

• Instalarea ciupercii (după 2 ani de la impfugare):– Puieti de 1 an (în momentul imfugării): 57%

– Puieți de 2 ani (în momentul impfugării): 65%;

• Procentul mediu de colonizare a rădăcinilor:– Puieți de 1 an: 10.4%;

– Puieți de 2 ani: 40.4%

Efectele micorizării la puieți de zâmbru

Micorizare Lungimea medie a tulpinii Lungimea medie a rădăcinii Creștere

Anul I – cm- Anul II-cm- Anul I-cm- Anul II-cm- -cm-

Puieți fără micoriză

5.70 5.90 9.16 10,70 0.61

Puieți cu miocoriză

5.76 7.27 8.84 12.1 1.21

Diferențe procentuale

+1,4 +23.2 -3.5 +13.1 +98,3

Micoriza la puieții de molid cu instalarea ciupercii Hebeloma mesosphaeum

Egli, Brunner: 2011

2011

Egli, Brunner: 2011

Russula

ochroleuca

Cotinarius

odorifer

Egli, Brunner: 2011

Laccaria

amethystina

Arcangeliella

borziana

Tuber

melanosporum

Egli, Brunner: 2011

Simbioza dintre plante superioare și bacterii

• Simbioza dintre leguminoase și bacteriile genului Rhizobium valorifică azotul din atmosferă punându-l la dispoziția plantelor, prin tansformare în proteine;

• Această formă de simbioză poate fi denumită ”dublu parazitism”, pentru că ambii parteneri sunt exploatați;

Relațiile probiotice

Influența reciprocă prin care un partener exploatează un anumit domeniu al altui partenr fără a-i produce vătămări;

Parecia: vecinătate tolerantă a unor organisnme din alte specii;

Sinecia : Colocuire în ”casele” altor organisme din alte specii;

Epecia: popularea nonparazitară a suprafeței unui corp viu de către altă specie;

Foresia: transportul unei specii de către altă specie,

Interacțiuni sociale pozitive

• Spre deosebire de relațiile probiotice, care se bazează pe contactul direct dintre speciile partenere, relațiile sociale au al bază vecinătatea directă;

• Efectele pozitive ale acestor relații:– Efectul de protecție;

– Efectul de promovare;

– Diviziunea (diluarea)riscului;

– Efectul de atracție;

– Imbunătățirea accesului în sol;

– Influențe chimice favorabile;

– Asolamentul natural (metabioza);

Interacțiuni negative

• Diferitele organisme din cadrul ecosistemului se influențază reciproc dar cu efecte negative, care uneori pot pune în pericol existența unor indivizi sau specii.

Oponența

• Relația care exprimă raporturi de hrănire dintre două specii;

• Predatorism;

• Parazitism;

• Patogene;

• Spre deosebire de concurență, oponența se manifestă rapid direcționat și mortal

Allelopatia

• Unele plante secretă substanțe sub formă de metaboliți cafre împiedică dezvoltarea altor specii;

• Acest gen de interacțiuni se manifestă fie la nivel suprateran fie la nivel subteran;

Cromatogrfie specifică

Schema relațiilor biochimice la nivelul sistemului radicelar

Mo Zâ Sc Jn Rhod. Jun. Vac.

m

V.v.i. Lus. Rub.i

molid

zambru

Scoruș

Jneap.

Schema relațiilor biochimice la nivelul sistemului foliar

Mo Zâ Sc Jn Rhod. Jun. Vac.

m

V.v.i. Lus. Rub.i

molid

zambru

Scoruș

Jneap.

Concurența

• Concurența reprezintă tipul de interacțiuni în care ambii parteneri sunt antrenați într-o intrecere existențială pentru o importantă componentă de mediu într-un spațiu limitat.

• Este cel mai important mecanism al dinamicii forestiere;

• Raporturile de concurență depind direct de vârsta și structura ecosistemului;

• Concurența:– Interspecifică;– Intraspecifică;

Concurența pentru ocuparea spațiului

• Concurența orizontală (la nivelul coronamentului, pentru lumină)

• Concurența verticală (la nivelul etajelor, pentru lumină, apă, căldură)

Concurența intre componentele arborilor

• 1.Raporturile coroană/rădăcină la arbori care se dezvoltă independent (izolați):

– A).proiecția coroanei și proiecția rădăcinilor dețin aceeași arie: în mod normal echilibrul static este asigurat ;

– B).proiecția coroanei este mai restrânsă decât proiecția rădăcinilor: se asigură o bună stabilitate;

– C). Proiecția coroanei este mai mare decât proiecția rădăcinilor: arborele este labil .

2. Raprturile coroană rădăcină în cazul dezvoltării concurențiale a arborilor

• A).devierea laterală a rădăcinilor la arborele dominant;

• B): devierea laterală a rădăcinilor la arborele dominant;

• C). Impingerea în profunzime a rădăcinilor la arboprele dominant;

• D). Împingerea în adâncime a rădăcinilor la arborele dominat;

• E). Indiferent de poziția socială,rădăcinile se intrepîtrun la același nivel.

Concurența în timp

• Concurența de învingere;

• Concurența de echilibru;

• Concurența de perseverență;

Relații de indiferență (toleranța)

• Diminuarea tensiunii concurențiale conduce la creșterea toleranței (mai ales cu înaintarea în vârstă) toleranța interspecifică este mai frecventă decât toleranța interspecifică;

• Toleranța în plan orizontal poate crește dacă speciile dețin o forță concurențială redusă;

• Toleranța în plan vertical crește proporțional cu deschiderea coronamentului;

• Toleranța între speciile de lumină sau între speciile de umbră este limitată;

• Toleranța depinde de fazele de dezvoltare a pădurii.

Evoluția istorică a vegetației

Metoda polenanalitică

Pol de gene

în refugiu

Pol de gene

extinsPol de gene

restrâns

Migrație in mediunefavorabil (din văiSpre altitudini mari)

Migrație în mediufavorabil ( spre sud)

Mărirea polului de geneLărgirea normelor de reacțieElasticitate genetică mare

Micșorarea polului de geneÎngustarea normelor de reacțieSpecializarea pe nișe îngusteElasticitatea genetică redusă

Schema migrației postglaciale în condiții favorabile și

nefavorabile de mediu ( Otto, 1994)

CRONO-LOGIE

ABSOLUT B.C.

OSCILAȚII CLIMATICE

ÎN EUROPA OCCIDENTALĂ

FAZE DE VEGETAȚIE ȘI OSCILAȚII CLIMATICE

ÎN ROMANIA

POP.E., LUPȘA.V., BOȘCAIU. N., 1974 CÂRCIUMARU,

1980,1984

700 HOLOCEN SUBATLANTIC POST-

GLACIAR

FAZA FAGULUI HOLOCEN

SUBBOREAL FAZA MOLID-CARPEN

2250 ATLANTIC FAZA MOLID- CARPEN, STEJĂRIȘ AMESTECAT

5500 BOREAL

6700

8200 PREBOREAL FAZA PIN-MOLID

8800 TARDI-

GLACIAR

DRYAS III TARDI-

GLACIAR

FAZA

PINULUI

EPISODUL PINETE CU

MOLIDIȘURI PUȚINE

ALLEROED EPISODUL PINETE CU

MOLIDIȘURI BOGATE

ERBICENI B

9800 DRYAS II EPISODUL

MESTEACĂN/PINETE ARIDE

NOI

10300 PLEISTO-

CEN

BOELLING EPISODUL PIN MOLID ERBICENI A

11300 DRYAS I PINETE ARIDE VECHI

12000 PRE-

BOELLING

MITOC II

12800

14000 ANGLES

15000

16000

LASCAUX ROMANEȘTI

HERCULANE II17000

18000

LAUGER

PLEISTOCEN

FAZA PINULUIEpisodul pinetelor aride vechi (12000-

11300 B.C.)

• Trecerea de la stepa arctică la pădurea de tip subarctic;

• Polenul de pin deține peste 95%;

• Refugii de molid, parțial de salcie și mesteacăn;

FAZA PINULUIEpisodul pin-molid 11300-10300 B.C.

• Pădurea începe să aibă mai multe specii;

• Molidul atinge 10-15 % din conținutul de polen;

• Este prezent polenul de la sălcii (probabil cele pitice);

• Este depistat polenul de anin;

FAZA PINULUIEpisodul mesteacăn/pinete aride noi

(10300-9800 B.C.)

• Clima este mai caldă;

• Mestecănișuri rărite;

• Molidul se restrânge;

• Pinul este in extindere;

• Sălciile și mesteacănul sunt în extindere;

FAZA PINULUIEpisodul pinetelor cu molidișuri bogate

(9800-8800 B.C.)

• Clima devine mai blândă,

• Molidul este în expansiune (peste 45%);

• Apar elemente de stejăriș; alunul;

• Sălciile și mesteacănul se extind;

FAZA PINULUIEpisodul pinetelor cu molidișuri sărace

(8800-8200 B.C.)

• Clima se răcește;

• Pădurea este mai rară;

• Procentul molidului scade ;

• Pinul ajunge din nou la 70%;

• Limita pădurii coboară cu circa 100 m.

FAZA DE TRECERE PIN-MOLID (8200-6700 B.C.)

• Clima în încălzire, uscată (PREBOREAL);

• Este cea mai dramatică fazaă din istoria pădurilor din holocen;

• Se creionează zonarea pe verticală a vegetației forestiere: la altitudini mari, pin-molid; la altitudini joase, alun și ulm;

FAZA MOLIDULUI CU ALUN ȘI STEJĂRIȘ AMESTECAT (6700-2250 B:C.)

• Cuprinde BOREALUL ȘI ATLANTICUL;• Clima este caldă și umedă; temperaturi cu 2-4 grade mai

ridicate decât cele actuale;• Explozia răspândirii speciilor forestiere;• Se stabilizează etajele de vegetație;• Este maximul răspândirii alunului;• În zonele joase se extind: ulmul ,teiul, stejarii;• Subfaza maximului de stejar (5500 ): molid 65%, stejar

25%;• Subfaza maximului de molid: molid, peste 75%;

FAZA CARPENULUI (MOLIDULUI CU CARPEN) 2250 - 700 B. C.

• Cuprinde subborealul ;

• CLIMA este mai excesivă, respectiv mai umedă și mai rece;

• Predomină amestecurile de stejar;

• Carpenul are cea mai mare extindere în zona de contact FAG-STEJAR;

• Se dezvoltă aninul,

Metoda antracologică

Studiu de caz: OTZTALL

Spectrul speciilor lemnoase în cărbunii de la Thiesjoch

VĂ MULȚUMESC PENTRU ATENȚIE!

Ecologia perturbărilor

Definiție

• Perturbator: eveniment care dereglează un ecosistem, o comunitate sau o populație si care schimbă structura resurselor, disponibilitatea substratului, și mediul fizic al acestora (White et Pickett,1985).

Perturbare: (perturbation – francais )- o neregularitate în funcționarea unui sistem (Le robert Pratique, 2011Perturbare : (perturbation – anglais) – o schimbare în calitatea, comportamentul, sau mișcarea a ceva Oxford Dictionary, 2000Perturbare :(disturbance – anglais ) – acțiunea care deranjează starea normală a ceva (oxford Dictionary, 2000)

În literatura forestieră romînească se propuneutilizarea echivalentului românesc al termenului” disturbance” în traducere ”disturbanță” , adică:deranjament, defectare, tulburare,perturbare, anomalie.(Teodosiu.M., 2012)

Regimul perturbărilor:•O descriere sumară a unui tip de perturbări care se repetă într-un anumit ecosistem într-o unitate de timp.

•Regimul perturbărilor poate fi descris pe baza datelor empirice și a datelor statistice

•Regimul perturbărilor nu este constant în timp

Perturbările: NaturaleAntropice

Perturbarile:- exogene, cu originea în

afara ecosistemului: vînt, zăpadă, secetă,incendii;

- endogene: cu originea în interiorul ecosistemului: atacuri de insecte, patogene;

- complexe: seceta + atacuri +incendii

Clasificarea perturbărilor

Natura perturbărilor (agenților perturbatori)

Intercondiționarea principalilor perturbatori

•Sub raport spațial:� Suprafața medie afectată;

� Distribuția spațială;

•Sub raport temporal:� Frecvența;

� Durata

� Intervalul de revenire;

� Periodicitatea;

•Sub raportul magnitudinii:�Intensitatea (energia descărcată)

�Severiotatea (mortalitatea produsă)

•Alte elemente:�Predictabilitatea;

�Procese declanșate.

Evaluarea perturbărilor (indicatori)

Relația între magnitudinea și frecvența perturbărilor

Manifestarea în timp a unei perturbări

Relația între regimul perturbărilor și diversitate

Relația între magnitudinea disturbanței,diversitate și productivitate

Interacțiunile dintre perturbări ,

pădure, schimbări climatice

Procesele de perturbare se desfășoară în trei

etape: •Manifestarea agentului perturbator(vântul)•Efectul asupra ecosistemului (doborâtura, ochiul)•Reacția de răspuns a ecosistemului (declanșarea

Regenerării, a succesiunii)

Realizarea echilibrului dinamic al ecosistemelor

Definirea proprietăților de reacție a ecosistemului

Stabilitatea ecosistemului: tendința

unui ecosistem de a se menține între

limite constante de variație;

Persistența : durata în timp în care un

ecosistem rămâne într-o stare definită

sau în limite definite

Rezistența: capacitatea unui sistem de a absorbi

sau a disipa perturbările și de a rămâne între limite

definite;

Reziliența : capacitatea unui sistem de a reveni

la starea sau între limitele sale după ce a fost

deturnat de către o disturbanță.

�Determinarea măsurii în care diversitatea poatecontribui la creșterea rezistenței și reziliențeiecosistemului;�Determinarea efectelor perturbărilor asupradinamicii structural-funcționale a ecosistemelor;�Diagnosticarea dinamicii naturale în funcție de

obiectivele gestiunii forestiere;�Determinarea mecanismelor asociate ainteracțiunilorîntre intervențiile silviculturaleși perturbările naturale)

Provocări pentru gospodăria silvică

Doborâturile de vânt – dinamica ochiurilor - Studiu de caz, Finlanda

Doborâturile de vânt:

• în masă;

•izolate

Studiu de caz: codrul secular Slătioara

Distribuţia spaţială a fazelor de

dezvoltare

Actuală Prognozată

Estimarea nivelului echilibrului dinamic in raport cu fazele de dezvoltare

SLATIOARA

Note:

Fazele de dezvoltare: I – Initiala, Ot – Optimala (timpurie), O - Optimala, OT - Optimala(tarzie), T – Terminala, TR –

Terminala cu regenerare D – Degradare , DR – Degradare cu regenerare, R – Regenerare

Prima cifra: nivelul de risc la diversi perturbatoriCifra a doua (cu semn minu): potentialul de reactie la actiunea perturbatorilor

I Ot O OT T TR D DR R Media

3/2 3/2 3/2 3/2 1/1 3/1 1/1 3/1 3/2 2,6/-

1,6

3/1 3/1 3/2 3/2 1/1 2/1 3/2 2/1 2/2 2,4/-

1,4

1/2 2/2 2/2 3/2 3/3 3/1 3/3 3/1 3/1 2,6/-

1,9

1/1 1/2 1/2 2/2 3/3 3/1 3/3 3/1 3/1 2,2/1,8

1/1 1/1 1/2 2/2 3/2 2/2 3/3 3/2 2/1 2,0/-

1,8

1/1 1/1 1/1 1/2 3/2 2/1 3/3 2/1 1/1 1,8/-

1,4

1,7/-1,7 1,8/-

1,5

1,8/-

1,8

1,8/-

2,0

2,3/-

2,0

2,5/-

1,2

2,7/-

2,5

2,7/-

1,2

2,3/-

1,3

Incadrarea fazelor de dezvoltare pe domenii de echilibru

Potentialul de diminuare a echilibrului pădurii naturale în raport cu natura perturbarii

Nota: I= insecte, F=ciuperci; H= ungulate W= vânt; St= stress, S= zapada

Distribuţia spaţială a nivelului mediu de risc la acţiunea

perturbatorilor

Actuală Prognozată

Distribuţia spaţială a nivelului rezilienţei

Actuală Prognozată

Distribuţia spaţială a nivelului echilibrului dinamic

Actuală Prognozată

Strategii pentru diminuarea efectelor perturbărilor Managementul preventiv (înainte de disturbanță:•Reglarea structurii(spațierte, densitate, stabilitatea arborilor;

•Modicficartea structurii llandschaftului;

•Ajustarea compozției,

Managementul disturbanței:•Reducerea ocaziilor de manifestare a disturbanței (foc, insecte, etc.

•Reducerea impactului (rapiditate de intervebnție la foc atacuri,etc.

Managementul rederesării:•Accelerarea reconstrucției (plantații, diversitate, reducerea stressului;

•Reducerea vulnerabilității la viitoare perturbări (reglarea densității,

•reglarea compozițiilor, practicarea răriturilor,

Monitoringul managementului adaptiv:•Evaluarea stării pădurii înainte și după disturbanță;

•Determinarea interacțiunilor dintre disturbanțe

Volumul afectat devânt în Europa (Popa i., 2003)

Suprafața și volumul doborât de vânt în

noiembrie 1995 în D.S Harghita (Vlad, R., 2003)

Reconstituirea

momentului

perturbărilor

pentru valea

Bistriței (Popa. I..,

1999)

Reconstituirea momentului perturbărilor pentru valea Moldovei

(Popa, I., 1999)

Starea actuală a unui arboret este răspunsul la operturbare anterioară în concordanță cu condițiilebiotice și abiotice ale mediului (Chapin, Matson etMooney, 2002; Landres, Morgan et Swanson, 1999).Prezența perturbărilor naturale în ecosistemulforestier, presupune o reorganizare continuă, fapt ceîmpiedică atingerea unui echilibru stabil alarboretului, inducând o stare de echilibru dinamic.

Această reorganizare continuă variază în funcție deintensitatea, tipul, gravitatea și frecvența

perturbărilor.

Evoluția unui arboret cunoaște o dinamică în spațiu șitimp fie că perturbările afectează mari întinderi(incendii, vânt) sau întinderi mai reduse (cădereaunui arbore izolat).

Paradigma echilibrului

•Compoziția speciilor este relativ

constantă întro comunitate silvestră

•Perturbările și succesiunile schimbă

comunitățile dar sunt mai puțin

importante decît climaxul .

•Ecosistemele pot fi înțelese în afara

contextului ecosistemic pentru că

autocontrolul se exercită pe căi

interne

Paradigma dinamicii

•Compoziția influențează echilibrul

bazat pe interacțiunile dintre

perturbări și comunitate;

•Perturbările constituie partea

esențială a ecosistemului și a dinamicii

ecosistemului;

•Ecosistemele trebuie înțelese într-un

larg context spațio – temporal, pentru

că sunt sisteme deschise care la

diferite scări încorporează perturbările

Paradigmele perturbărilor

DINAMICA FENOLOGICĂ

CONSIDERAȚII GENERALE

• Sucesiunea anuală a schimbărilor reversibile ale fenotipului speciilor poartă numele de fenofaze;

• Schimbările de aspect fenotipic se numesc fenoaspecte (fenaspecte);

• Știința care studiază dinamica fenologică este fenologia;

• Fenofazele se determină prin momentele schimbării fenaspectelor, prin observații fenologice;

Fenologia este știința care se ocupă cu studiul

principaleleor fenomene biologice cu caracter

ciclic, vizibile în evoluția anuală a

organismelor vegetale și animale.

(Tomescu, Aurora, 1967)

Fenologia este știința care studiază ciclurile

biologice reversibile și legăturile lor cu

condițiile climatice. ( Globe phaenology,2005)

Specii indicatoare pentru perioada de înflorire

Faza Numele speciilor Perioada înfloririi

0 Nu este precizată

1 Corylus - Leucoyum Prevernal timpuriu

2 Acer platanoides – Anemone nemorosa Începutul prevernalului

3 Prunus avium - Ranunculus Sfârșitul prevernalului

4 Fagus - Lamiastrum Începutul vernalului

5 Sorbus aucuparia – Gallium odoratum Sfârșitul vernalului

6 Cornus sanguinea – Melica uniflora Începutul estivalului timpuriu

7 Ligustrum – Stachis silvatica Sfarșitul estivalului timpuriu

8 Clematis vitalba - Gallium sivatica Estival

9 Hedera - Solidago Serotinal

10 Autumnal

Faze fenologice (fenofaze) Ivan.D., 1979

• A. Faza vegetativă:– 1.pornirea sevei (la arbori);

– 2. umflarea mugurilor;

– 3.Apariția primelor frunzulițe;

– 4.Înfrunzirea în masă;

– 5.Înfrățirea (la graminee);

– 6.Pornirea lăstarilor de înmulțire vegetativă;

– 7.Sfârșitul înfrunzirii;

– 8.Terminarea creșterii lujerilor și tulpinilor;

Faza 1. Muguri în repaus vegetativ

Faza 2. Umflarea mugurilor

Faza 3. Înfrunzirea, vârful frunzelor vizibil

Faza 4. Începutul dezvoltării frunzelor

Faza 5. Dezvoltarea completă a frunzelor

• B.Faza de îmbobocire:– 1. Umflarea mugurilor floriferi;– 2. Formarea bobocilor în masă;

• C. Faza de înflorire:– 1. Apariția primelor flori;– 2. Înflorirea în masă,– 3. Scuturarea în masă a florilor;

• D. Faza de fructificare:– 1.Formarea fructelor;– 2. Dezvoltarea în masă a fructelor;– 3. Începutul coacerii fructelor;– 4. Coacerea în masă a fructelor;– 5. Începutul căderii fructelor;– 6. Sfârșitul căderii fructelor.

• E. Faza de încheiere a vegetației:– 1. Începutul colorării sau uscării frunzelor (tulpinilor la

plantele ierboase);

– 2. Colorarea sau uscarea în masă a frunzelor (tulpinilor);

– 3. Începutul căderii frunzelor;

– 4. Căderea în masă a frunzelor;

– 5. Sfârșitul căderii frunzelor;

• F. Faza de repaus vegetativ:– 0. repaus fără alte caracteristici;

– 1. prezența de frunze sau lăstari verzi;

– 2. Prezența de frunze uscate pe ramuri,

– 3. Vătămări produse de ger, polei, chiciură:

Alte observații fenologice

• Dinamica îngălbenirii și uscării frunzelor din cauze patologice;

• Dinamica diverselor vătămări produse de factori abiotici;

• Dinamica diverselor pagube produse de factori biotici;

• Dinamica diverselor pagube produse de om;

• Dinamica anuală a necromasei (litierei).

Dinamica fenologică în Călimani (versantul nordic)

Specia Altit.-

m-

Data declanșării fenofazei:

Desf.

muguri

înfrunzire înflorire Coacere

fructe

Color.

frunze

Cădere

frunze

I G I S I G I G

Mo 1000 22.5 30.5 5.6 22.5

1250 23.5 30.5 6.6 23.5

1450 31.5 14.6 11.6 28.5

175o 14.6 21.6 25.6 8.6

Zâ 1450 17.5 25.6 11.7 5.7 16.7 24.9

1750 19.5 28.6 16.7 5.7 23.7 24.9

Scoruș 1000 11.5 15.5 18.5 15.6 17.7 17.8 31.8 12.10 16.10 20.10

1450 20.5 17.5 21.5 25.6 23.7 5.9 10.9 4.10 8.10 11.10

1750 21.5 28.5 4.6 9.7 26.7 Br. Br. 1.10 8.10 11.10

Afin 1000 8.5 11.5 15.5 18.5 12.6 27.7 3.8 12.10 16.10 20.10

1250 9.5 12.5 16.5 19.5 16.6 28.7 4.8 10.10 16.10 20.10

1450 10.5 14.5 17.5 21.5 18.6 30.7 6.8 8.10 11.10 18.10

1750 21.5 24.5 31.5 7.6 9.6 3.9 10.9 8.10 11.10 15.10

Data declanșării părincipalelor fenofaze Călimani, 1981

Fenofaza Gradienți fenologici altitudinali pe specii și categorii de altitudini

(zile/100m)

Molid Zâmbr

u

Scoruș Afin

1000/

1450

1450/

1750

1450/

1750

1000/

1450

1450/

1750

1000/

1450

1450/

1750

Desfacerea

mugurilor

2 4.3 0 0.6 2.3 0.4 3.7

Începutul înfrunzirii 0.8 5.7 1.0 0.4 3.6 0.7 3.4

Înfrunzire generală 1.4 4.6 1.6 0,7 4.3 0.4 4.7

Începutul înfloririi 1.4 6.6 0 2.2 4.7 0.7 5.7

Sfârșitul înfloririi 2.3 1.3 1.0 1.4 7.0

Începutul coacerii fr. 3.5 0.7 11.0

Coacerea generală 2.2 0.7 11.3

Colorarea frunzelor -1.7 -1.3 -1.0

Căderea frunzelor

(I)

-1.7 -1.1 -1.0

Căderea frunzelor

(G)

-2.0 -0.4 -1.0

Gradienți fenologici vericali călimani 1981

Fenofaza Suma gradelor pozitive începând cu data de 1ian.pentru

speciile:

Molid Zâmbru Scoruș Afin

Desfacerea mugurilor 246.7 159.7 125.5 101.5

Începutul înfrunzirii 275.7 418.5 149.7 125.5

Înfrunzire generală 322.8 527.6 184.8 149.7

Începutul înfloririi 227.0 484,7 418.5 184.8

Sfârșitul înfloririi 616.1 668.9 360.3

Începutul coacerii fr. 1023.3 728.5

Coacerea generală 1216.9 1100.5 1100.5

Colorarea frunzelor 1268.7 1314.1

Căderea frunzelor (I) 1314.1 1329.9

Căderea frunzelor (G) 1329.9 1344.2

Suma gradelor pozitive pentru declanșarea (sfârșitul) fenofazelor, Călimani 1981

Specia Altitudinea

-m-

Durata fenofazei –zile-

Înfrunzire Înflorire Coacerea fructelor

Căderea frunzelor

molid 1100 6 14

1250 6

1450 7

1750 4

zâmbru 1450 16 11

1750 18 18

Scoruș 1000 7 33 14 4

1450 7 28 7 3

1750 14 17 3

afin 1000 7 25 7 4

1250 7 28 7 4

1450 7 28 7 7

1750 10 32 8 4

Durata principalelor fenofaze, Călimani, 1981

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 50 100 150 200 250 300 350

sum

a g

rad

elo

r p

ozi

tiv

e

numărul zilei calendaristice

Ritmul fenologic 1981

scoruș

afin

Coacerea fructelorDesfacerea

mugurilor

Fenofazele și clima

Clasificarea speciilor după caracteristicile înfloririi

Variația lungimii sezonului de vegetație în perioada 2000 -2009 în centrul Germaniei

Dezvoltarea fenologicăl la fag și stejar în Nordul Germaniei

214

231

207

296284

235

70

7

2114

4

82

17

6153

Lungimea sezonului de vegetație pentru condițiile anului 1952,(Tomescu Aurora, 1955

Dinamica auxologică

Potențial ereditar /geneticabiologia moleculară•Progranme de selectie și

ameliorare, biotehnologii;

•Rata potențială de creștere,

mărimea și longevitatea arborilor;

•Tipul de xilem, arhitectura

coroanei, tipul și adâncimea

sistemului radicelar.

Factorii de mediu / ecologie,pedologie, meteorologie, etc.•Radiația solară, temperatura,

Nutriția minerală,

• Aprovizionarea cu apă, dioxid de

carbon,

•Competiția, dăunători,

•Practici silvotehnice.

Condiții și procese fiziologice / fiziologie•Fotosinteza, metaboliosmul C , N,

•Respirația, translocarea,

•Bilanțul hidric, regulatori de creștere. etc.

Cantitatea și calitatea creșterii /silvicultura, arboricultura•Volumul și calitatea lemnului, fructelor ,semințelor;

•Raportul dintre creșterea vegetativă și creșterea reproductivă;

•Raportul dintre creșterea ramurilor și creșterea rădăcinilor

COMPLEXITATEA PROCESELOR DE CREȘTERE LA ARBORI

Age trend

Climate

5. Aggregate Tree Growth5. Aggregate Tree Growth

Stand

dynamics

Death of

nearby tree

Release after

wildfire

Growth

DINAMICA MODIFICĂRII RADIALE LA FAG IN CURSUL UNEI ZILE (HUSER, SANDRA 2003)

Influența expoziției versanților

asupra modificărilor radiale la fag

Relația dintre modificările radiale diurne la fag și regimul radiativ global ,

pe un versant cu expoziție SW la data de 16.05.2001

Modificările radiale la fag în relație

cu cantitatea de precipitații infiltrate

prin coronament pe parcursul unei

săptămâni,în raport cu

expoziția versanților

Valoarea medie a creșterilor radiale cumulate la fag în raport cu intensitatea tăierii succesive

Valoarea medie a creșterilor radiale cumulate la fag în raport cu clasa Kraft

Valoarea medie a modificărilor

radiale zilnice

Expoziție

tratament

Clasa Kraft

Relația dintre modificările radiale,

infiltrația în coronament,

si expoziție la fag, pe durata

sezonului de vegetație

Reprezentarea schematică a relației dintre creșterea totală și

fazele de dezvoltare

Faza

embrio-

nală

Faza

juvenilă

Auxo-

faza

Faza de

senilitate

Dinamica ecosistemului forestier

• Modificări în timp în structura și funcțiile biocenozei, și biotopului în diverse stadii induse de evoluția auxologică;

• Modificari individuale,( dinamica auxologică)

• Modificări populaționale (dinamica auxologică + procesele competiției intraspecifice)

• Modificări ecosistemice (dinamica auxologică + competiția intraspecifică + competiția interspecifică)

Componentele dinamicii ecosistemului

forestier

• Dinamica dimensională;

• Dinamica efectivelor;

• Dinamica biomasei;

• Dinamica nișelor ecologice;

• Dinamica lanțurilor trofice;

• Dinamica factorilor ecologici;

• DINAMICA STRUCTURII ȘI FUNCȚIILOR ECOSISTEMICE

Fazele de dezvoltare a ecosistemului

forestier (Doniță, N., 1977)

• Faza de constituire a semințișurilor;

• Faza de competiție;

• Faza de diferențiere structurală;

• Faza de maturitate;

• Faza de îmbătrânire.

FAZA DE CONSTITUIRE A

SEMINȚIȘURILOR

• Durata: 3-10 ani;

• Procese: răsărire-lignificare-eliminare

naturală;

• Intensitate: nivele scăzute ale asimilației;

• Sunt avantajate speciile de umbră;

• Presiune competitivă exercitată de ierburi;

• Diversitate ecosistemică ridicată:

Faza de competiție (tinerețe)

• Durata: 10-30 de ani;

• Procese: creștere în inălțime – eliminare

naturală;

• Intensitate :ridicată a proceselor metabolice;

• Nivele scăzute ale competiției interspecifice;

• Reducerea diversității ecosistemice.

Faza de diferențiere structurală

• Durata:30-60 de ani;

• Procese: creștere în înălțime - diferențiere

pozițională – constituirea biogrupelor

• Intensitatea : nivele ridicate ale asimilației,

acumulării biomasei și necromasei;

• Diversificarea componentelor ecosistemice:

nișe și lanțuri trofice.

Faza de maturitate

• Durata: 50 – 100 ani;

• Procese: creștere redusă în înălțime – incepe

fructificația – declanșarea regenerării;

• Intensitate: se reduce asimilația, se atinge

valoarea maximă a creșterii absolute a

volumului pe picior;

• Nivele maxime ale biodiversității;

Faza de îmbătrânire

• Durata: zeci/sute de ani;

• Procese: accentuarea eliminării naturale –

rărire treptată – dezvoltarea regenerării;

• Intensitate: se reduce asimilația, crește

intensitatea regenerării;

• Diversitate biologică : ridicată dar în declin,

crește specializarea nișelor ecologice.

Initiala

Optimala timpurie

Optimala

Terminala

Degradare

Rarire

puternica a

plafonului

superior

Optimala tarzie

Disparitie etaj

superior ?

Regeneraren

aturala ?

Regenerare

Degradare cu

regenerare

Terminala cu regenerare

Reusita regenerarii

?

Str

uct

uri

co

mpl

exeRegeneraren

aturala ?

St

r

u

ct

u

ri

p

ri

m

ar

e Di

ve

rsi

fic

ar

e

U

n

if

o

r

m

i

z

a

r

e

Da

Da

Nu

Da

Nu

Nu Nu

Da

Da

Dinamica succesională

Definție

• Modificările unidirecționale prin inlocuirea

unei biocenoze cu alta poartă numele generic

de succesiune. Prin înlocuirea speciilor se

produce și modificarea mediului biocenozei;

Fazele succesiunilor (Clements, 1928)

• Denudare;

• Pionierat (imigrare);

• Colonizare (eceză);

• Competiție interspecifică;

• Reacție biocenotică;

• Stabilizare (climax);

Dezvoltarea biocenozei de la pionierat la climax constituie o serie (hidroserie, xeroserie)

Cauzele succesiunilor

• După natura factorilor declanșatori :

– Succesiuni biotice ;

– Succesiuni abiotice .

• După originea perturbatorului:

– Succesiuni endogene,

– Succcesiuni exogene

• După natura ciclului succesional:

– Sucesiuni primare;

– Succesiuni secundare

Durata succesiunilor (Doniță, 1977)

• Succesiuni rapide;

• Succesiuni lente;

• Succesiuni seculare;

Succesiuni antropice

• Ecosisteme forestiere naturale;

• Ecosisteme forestiere seminaturale ;

• Ecosisteme forestiere derivate;

• Ecopsisteme forestiere artificiale;

• Ecosissteme forestiere potențiale;

Trăsături generale ale succesiunilor

• Succesiunea presupune creșterea diversității

ecosistemului;

• Succesiunea este un proces discontunuu (discret);

• Biomasa se transformă continuu;

• Metabolismul ecosistemic se perfecționează;

• Procesele energetice sunt ireversibile;

• Relațiile interspecifice capătă un dinamism

caractertistic,

Singeneza păduriiProcesul de constituire a unei biocenoze forestiere

stabile pe un teren neocupat de alte biocenoze poartă

numele de singeneză a pădurii.

• Stadiul de colonizare;

• Stadiul de agregare;

• Stadiul de competiție și consolidare;

• Stadiul de stabilizare;

• Stadiul de climax;

• Stadiul de metaclimax;

KB sau

Regenerare declanşată catastrofal

KR V R

PB

GR A Z

Directii de evoluție a succesiunilor

MODIFICĂRI ANTROPICE ALE ÎNVELIŞULUI VEGETAL AL ROMÂNIEI (după Doniţă, din Geografia României, 1983)

Formaţiuni vegetale Suprafaţa care revenea Suprafaţa ocupată

din învelişul natural (a) în 1963 (b)

km % km %

Pajişti şi tufărişuri alpine 400 0,2 400 0,2

Tufărişuri, rarişti şi pajişti alpine 2400 1 2400 1

Păduri de molid 15000 6,3 11000 4,6

Pajişti secundare de Festuca rubra, Nardus stricta 3800 1,6

Păduri de amestec de fag cu răşinoase 18000 7,6 11500 4,8

Păduri de fag 31000 13,1 19500 8,2

Pajişti secundare de Festuca rubra-Agrostis tenuis 6800 2,9

şi de Agrostis tenuis

Păduri de gorun şi de amestec de gorun 49800 21 12500 5,3

Păjişti secundare de Agrostis tenuis, xerofile 7800 3,3

Păduri de stejar pedunculat şi amestecuri cu stejar 12000 5,1 1900 0,8

pedunculat

Pajişti secundare de Festuca rupicola 5500 2,3

Păduri de cer şi gârniţă 24100 10,1 4500 1,9

Pajişti secundare de Poe angustifolia 400 0,2

Păduri de silvostepă cu diverşi stejari 17500 7,4 900 0,4

Vegetaţie de luncă 16500 6,9 7100 3

Pajişti de silvostepă 20000 8,4 2900 1,2

Pajişti de stepă 16900 7,1 2000 0,9

Stufărişuri 5000 2,1 2500 1

Vegetaţie de mlaştină 1000 0,4 70

Vegetaţie acvatică 7900 3,3 7900 3,3

Culturi agricole, furajere şi vegetaţie segetală 109230 46

Aşezări, drumuri, vegetaţie ruderală 16900 7,1

TOTAL 237500 100 237500 100

Domeniul succesiunilor G-G-G (pajişti şi tufărişuri xerofite)

Domeniul succesiunilor G-P-P (păducel, porumbar, stejar

brumăriu)

Domeniul succesiunilor G-P-J (gorun, stejar, tei,

carpen)

Domeniul succesiunilor G-P-K

(gorun, stejar, tei, paltin de

câmp, frasin)

Domeniul succesiunilor G-P-P (plop

tremurător, alb, anin negru, frasin)

uscat

umed

sărac bogat

Succesiuni în zona de câmpie

Domeniul succesiunii G-G-G

Pajişti alpine,

G-P-P – tufăriş de Alnus viridis

uscat

umed

sărac bogat

Mlaştini alpine

Domeniul succesiunilor G-P-P

Tufărişuri de ienupăr, salcie, scoruş

Domeniul succesiunilor G-P-I

Jnepenişuri, amestec Jn+Mo

Rarişti de molid

Domeniul succesiunilor G-P-K

Amestecuri de molid cu zâmbru

Succesiuni în zona montană superioară (subalpină)

Sucesiune secundară în călimani

Direcții de evoluție

sucesională

în zona afectată de

operațiuni

minere din masivul

Călimani

Tipuri de vegetație:

A – Vaccinium myrtillus/Pinus

mugo/Vaccinium v.ideaea;

B – Deschampsia caespitosa/Salix

caprea/Epilobium angustifolia;

C 1 – Betula pendula/Salix

caprea/Picea abies;

C2 – Deschampsia flexuoasa/Picea

abies/Salix caprea;

D1 – Picea abies/ Hylocomium

splendens/Deschampsia

caespitosa;

D2 – Polytrichum

juniperinum/Deschampsia

caespitosa/Picea abies.

Vă mulțumesc pentru atenție!

Hemerobie

• Hemerobia sau stadiul hemerobic este o

mărime integrată pentru a se determina influenţa antropogenă asupra peisajelor sau habitatelor.

• A fost introdusă în ecologie de către Jalas

(1955), şi a fost mai apoi extinsă de la comunităţile de plante până la geosferă .

Definiție

• Hemerobia a fost definită ca „ un

instrument integrativ de măsură a impactelor tuturor intervenţiilor umane asupra ecosistemelor, fie că sunt voite sau

nu. Gradul de hemerobie este rezultatul impactului asupra unei anumite arii şi

asupra organismelor care vieţuiesc acolo.”

• ( Sukopp, 1976).

Importanță

• Evaluarea gradului de antropizare;

• Evaluarea nivelelor de adaptare a speciilor;

• Stabilirea strategiilor de reabilitare ecologică;

• Stabilirea măsurilor de conservare a habitatelor;

• Evaluarea potențialului de redundanță la

perturbări;

• Evaluarea traectoriilor probabile ale succesiunilor,

Nivelele de evaluare a hemerobiei

• La nivelul peisajelor;

• La nivelul habitatelor;

• La nivelul ecosistemic;

• La nivelul speciilor (ca adaptare și potențial de

reacție).

Clasificarea pădurilor din Austria

Indicele general de hemerobie

Hemerobia habitatelor din Călimani (Elena Cenușă, 2011)

Harta Hemerobiei P.N. Călimani

(Elena Cenușă 2011)

Strategii ecologice la plante

• c = specii competitoare (habitate normale);

• cr = specii competitoare – ruderale;

• cs = specii competitoare – stress tolerante;

• csr = specii competitoare – stress tolerante –

ruderale;

• r = specii ruderale (habitate pioniere);

• s = specii stress tolerante (habitate specializate);

• sr = specii stress tolerante – ruderale;

Nivele de urbanitate la planteUrbanitatea = afinitatea speciilor de plante

pentru a vegeta pe suprafețele urbanizate

• 1 = specii urbanofobe;

• 2 = specii moderat urbanofobe;

• 3 = specii urbanoneutrale,

• 4 = specii moderat urbanofile ;

• 5 = specii urbanofile.

Specia

Potențial

ecologic Hemerob. Strategie Urbanitate

media

fag 3,8 o,m,b, c 2

tei pucios 3,8 o,m,b, c 2

brad 3,6 o,m, c 1

gorun 3,8 o,m, c 2

stejar 3,6 o,m, c 2

Pa M 3,7 o,m,b,c, c 3

Pa C 3,6 o,m,b,c, c 3

La 3,6 m,b, c 1

Te cu f. m. 3,7 o,m,b, c 2

Pi.s 3,6 o,m,b, c 1

Pi.c 4,0 o,m, c 1

Jn 3,8 a,o, c 1

scorus 4,1 o,m,b, c 2

Valorile pentru strategia ecologică, hemerobie și urbanitate, la unele specii cu

potențial ecologic ridicat

Specia Pot.ecol. Hemer. Strateg Urbanit.

media

molid 3,08 a,o,m,b, c 1

ulm munt 3,08 o,m, c 2

frasin 3,08 o,m,b,c, c 2

carpen 3,42 o,m,b c 2

plop 3,42 m,b, c 2

mesteacăn 3,17 o,m,b, c 3

sorb (torm) 3,25 o,m, c 1

sorb(dom) 3,17 o,m, c 4

sorb (aria) 3,25 o,m, c 1

jugastru 3,17 o,m, c 2

anin alb 3,25 o,m, c 2

Valorile pentru strategia ecologică, hemerobie și urbanitate, la unele specii cu

potențial ecologic mediu

Specia Pot.ecol. Hemerob. Strateg. Urbanit.

media

Anin neg. 2,9 m,b, c 2

mest. Pit. 3,0 a,o, cs 1

cires 2,6 m,b, c 4

velnis 2,6 o,m,b, c 3

tisa 2,8 m,b,c,p, c 2

măr.păd. 3,0 o,m, c 2

păr păd 2,9 o,m, c 1

nuc 3,0 m,b, c 2

salcie alb. 2,7 o,m,b, c 2

Valorile pentru strategia ecologică, hemerobie și urbanitate, la unele specii cu

potențial ecologic scăzut

Vă mulțumesc pentru atenție!